一种光纤具有热扩张的多芯部分（６３２，６４２）。这样的多芯部分的制造可以通过将非蚀刻的多光纤包层融合在一起，形成在一个公共包层（６３４）中紧密放置的具有扩张模式场的多芯，芯之间没有信号耦合。具有扩张模式场的多芯的紧密放置使得从一个芯到其它芯传播的光波排列更紧密。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维光学领域并且尤其涉及具有扩张模式场的多芯光纤。纤维光学用于包括电信及仪表的许多应用中。数据由脉冲光波通过光纤传输。这些光纤典型地包括被包层包围的一个芯，以及一个保护层。芯及包层典型地由硅材料制成。芯直径典型地为5～10μm，光纤外径为125μm。芯的折射率大于包层的折射率，以实现沿芯传播的光束的全内反射。光纤也可以设计成多芯，以增加光纤所能传输的信息量。制造多芯光纤的一个方法包括将一组具有各自包层的单芯插入一个玻璃管中，然后使这些包层融化在一起，形成所谓的多芯预制棒。然后该预制棒被装在一个拉制机上，拉制成多芯光纤。得到的多芯光纤包括具有完全包围这些芯的单个融化的包层材料的多芯。这种方法的一个问题是具有各自包层的单芯光纤在管内的定位可能不是非常精确。这导致一个光纤具有相互不是精确排列的多个芯。不精确的芯排列增加了利用光纤的开关及耦合器设计的复杂性。拉制的多芯光纤的另一个问题是由于在整个光纤长度上其包层都结合在一起，因此由各芯传输的光如果不使用附加的元件就无法物理地路由到不同的位置。用于多芯结合的另一个现有技术的方法包括使用蚀刻技术。该方法的一个问题是包层材料需要进行大量化学蚀刻，以使多芯更紧密地排列在一起。这样的化学蚀刻可能削弱光纤并且引入应力缺陷，影响光纤中的信号传播。其它类型的包含多芯的光纤称为耦合光纤。光纤耦合机使多个单芯光纤融化在一起以形成在多芯中耦合光的一个光纤部分。光纤的套沿将被耦合的部分去除。光纤被缠绕在一起，然后被加热并拉伸，使其融合在一起，以获得所需的光学特性。加热及拉伸处理减小了光纤的芯及包层区域的直径，并使芯排列更紧密。但是，这种处理可能不适合制造传输非耦合信号的多芯光纤，因为该处理导致光纤芯之间的串扰或功率耦合。本专利技术涉及一种多芯光纤。该多芯光纤包括中心基本在一条直线上的多芯，以及沿多芯的一个预定长度包围多芯的一个公共包层。多芯中的每一个在多芯的预定长度内的第一模式场直径都与该预定长度以外的第二模式场直径不同。本专利技术的附加特性及优点由附图及以下详细描述将会很明显。本专利技术通过附图中的实例说明，而非作为限制，附图中相同的参考数字表示类似的元件，其中附图说明图1说明两个单芯光纤的横截面。图2说明一个阶跃折射率光纤及一个渐变折射率光纤的曲线。图3说明融合处理的一个实施例。图4说明融合处理的另一个实施例。图5说明在光纤的一个长度上的模式场扩张。图6说明融合处理之后光纤的一个实施例的横截面。图7A说明一个毛细管内多芯光纤的一个实施例。图7B说明一个毛细管内多芯光纤的一个实施例的横截面。图8说明具有一个非芯分隔件的多芯光纤的一个实施例的纵向截面。图9说明具有多个非芯分隔件的多芯光纤的一个实施例的横截面。图10说明融合处理之后一个多芯光纤的可选择实施例的横截面。在以下描述中，给出了大量特定细节如特定材料、处理步骤、处理参数、尺寸等的例子，以提供对本专利技术的详尽理解。但是，对于熟练的技术人员，显然不需要采用这些特定细节实践本专利技术。在其它例子中，熟知的材料或方法未被详细描述，以避免不必要地掩盖本专利技术。应当注意到下图中显示的两个光纤仅为了方便说明，多芯光纤及其制造过程并不限于仅使用两个光纤。图1说明两个单芯光纤的横截面。光纤10和20分别具有分别被包层12和22包围的芯11和21。包层12与22分别装入外套16与18中(未按比例绘制)。在一个实施例中，使用具有阶跃折射率芯曲线的单模光纤，如纽约Corning of Corning制造的SMF28。SMF28光纤的标称模式场直径约为9微米(μm)。在另一个实施例中，可以使用具有其它直径及曲线的单模光纤。在又一个实施例中，可以使用多模光纤。在具有阶跃折射率分布曲线的芯中，光波遵循直线轨迹，直到到达芯-包层边界，光波在此处急剧弯曲。光波沿芯的传播基于该芯的数值孔径(NA)，它是芯的折射率的函数。数值孔径与入射波的位置无关，因为具有阶跃折射率分布曲线的芯在其整个半径上具有相同的折射率。相反，对于具有渐变折射率分布曲线的芯，折射率是沿芯直径的距离的函数，并且因此光波在芯-包层边界附近连续地而不是急剧地弯曲。此外，因为折射率分布曲线是渐变的，所以芯的数值孔径是入射光波的位置的函数。图2说明一个阶跃折射率光纤及一个渐变折射率光纤的曲线。nco为芯的折射率，ncl为包层的折射率。对于一个阶跃折射率光纤230，折射率232在芯区域是近似均匀的。折射率在芯边界降到包层区域中较低的折射率234，在整个包层保持近似均匀。包层中使用较低折射率，使光束沿芯传播时实现全内反射。对于一个渐变折射率光纤240，芯区域242中的折射率是距芯中心径向距离的函数。芯242中折射率用带r·a的nco(r)给出，其中a为芯半径，r为距芯中心的径向距离。芯242中折射率随距芯的径向距离的增大而减小，直到与边界243处包层244的折射率近似匹配。沿光纤的芯与包层传播的光波可以通过基于作用在光纤上的电、磁与电磁场的不同模式来表征。在具有圆形截面的阶跃折射率光纤中，如图2所示，场分布可以通过不同模式的组合，称为模式场来表示。模式场的光传输直径与光纤的物理直径不同。对于任意给定的光波长，模式场直径受芯及包层折射率的影响。模式场直径(MFD)用双曲函数表征，可以根据以下公式近似MFD=2ω其中ω≈(NA×π)/λ其中λ等于沿光纤传播的光的波长。模式场直径可以延伸至包层区域，并且因此将大于芯的物理直径。在一个实施例中，例如，对于波长1550纳米的光波，模式场直径250可能约为9μm，而物理的芯直径252可能约为8μm。再参考附图1，将单芯光纤10和20从外套16和28的一部分中剥出，并且包层12和22沿外露包层的一段预定长度排列在一起。在一个实施例中，包层12和22的排列是将包层12和22放置在一个平板上使其各芯的中心基本沿一条直线排列，并使用一种紧固工具固定在其位置上。然后使用融合处理将包层12和22沿该预定长度结合在一起。图3说明融合处理的一个实施例。单芯光纤310和320从其外套中剥出，使包层312和322沿光纤的345段外露。然后光纤310和320被放置在排列条340上，使包层312和322沿长度360排列。在一个实施例中，包层312和322沿约为8毫米的长度360排列。在另一个实施例中，包层312和322沿一个不同的长度排列。在一个实施例中，沿整个长度360使用了放置在包层312和322下面的一个热源(未示出)。包层312和322被加热到高于包层材料的熔点的温度，以使两芯(未示出)的包层312和322融合在一起。包层312和322沿长度360融合在一起，形成一个公共包层334。在一个实施例中，热源470为气焰。在另一个实施例中，可以使用熟知技术的其它热源，例如，感应加热器或激光器。在一个实施例中，包层322和312被加热到大约1,700±200℃的温度。在另一个实施例中，基于包层322和312所用的材料，包层被加热到其它的温度。随着包层312和322融合在一起，热源作用，以沿长度360逐渐扩张公共包层区域中芯(未显示)的模式场直径。长度360以外的包层312和322的的模式场直径也将受热源影响。但是，长度360以外的包层312和322的模式场直径比公共包层334内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多芯光纤，包括： 具有基本在一条直线上排列的中心的多个芯；以及 沿该多个芯的一个预定长度包围该多个芯的一个公共包层； 每个芯在该多个芯的预定长度内具有与该预定长度以外的第二模式场直径不同的第一模式场直径。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄永，张国威，
申请(专利权)人：JDS尤尼费斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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